特許 6233421 対物レンズおよび顕微鏡

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6233421

(24)【登録日】2017年11月2日

(45)【発行日】2017年11月22日

(54)【発明の名称】対物レンズおよび顕微鏡

(51)【国際特許分類】

   G02B 21/02 20060101AFI20171113BHJP

   G02B 5/18 20060101ALI20171113BHJP

【ＦＩ】

   G02B21/02 A

   G02B5/18

【請求項の数】12

【全頁数】25

(21)【出願番号】特願2015-557765(P2015-557765)

(86)(22)【出願日】2015年1月9日

(86)【国際出願番号】JP2015000091

(87)【国際公開番号】WO2015107881

(87)【国際公開日】20150723

【審査請求日】2016年8月19日

(31)【優先権主張番号】特願2014-5362(P2014-5362)

(32)【優先日】2014年1月15日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000004112

【氏名又は名称】株式会社ニコン

(74)【代理人】

【識別番号】100092897

【弁理士】

【氏名又は名称】大西 正悟

(74)【代理人】

【識別番号】100097984

【弁理士】

【氏名又は名称】川野 宏

(74)【代理人】

【識別番号】100157417

【弁理士】

【氏名又は名称】並木 敏章

(72)【発明者】

【氏名】松本 実保

(72)【発明者】

【氏名】山口 弘太郎

【審査官】 堀井 康司

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０６−２５００９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０６６４４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１９１９３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１０２２９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１９８９６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００９／０４１５４６（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｂ ９／００−１７／０８

Ｇ０２Ｂ ２１／０２−２１／０４

Ｇ０２Ｂ ２５／００−２５／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

物体側から順に並んだ、正の屈折力を有する第１レンズ群と、負の屈折力を有する第２レンズ群とからなる対物レンズであって、
前記第１レンズ群は、前記物体側から順に並んだ、前記物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズと、前記正メニスカスレンズの像側に隣接した正レンズと、回折光学面を有する回折光学素子とを有し、
前記第２レンズ群は、正レンズおよび負レンズを接合してなる３枚の接合レンズからなり、
以下の条件式を満足する対物レンズ。
０．１１ ≦ ｄ００／ＴＬ０ ≦ ０．１９
但し、
ｄ００：前記物体から前記正メニスカスレンズの前記物体側の面までの光軸上の距離、
ＴＬ０：前記物体から前記対物レンズ全体のレンズ最終面までの光軸上の距離。

【請求項2】

以下の条件式を満足する請求項１に記載の対物レンズ。
１．７ ≦ ｎｄ１
５０ ≦ νｄ１
但し、
ｎｄ１：前記正メニスカスレンズの硝材のｄ線に対する屈折率、
νｄ１：前記正メニスカスレンズの硝材のｄ線を基準とするアッベ数。

【請求項3】

以下の条件式を満足する請求項１または２に記載の対物レンズ。
２２４ ≦ （（ｎｄ１＋ｎｄ２）／２）×｜ｆｄｏｅ／ｆ｜ ≦ ２８０
但し、
ｎｄ２：前記第１レンズ群を構成する前記正レンズの硝材のｄ線に対する屈折率、
ｆ：前記対物レンズ全体の焦点距離、
ｆｄｏｅ：前記回折光学素子の焦点距離。

【請求項4】

以下の条件式を満足する請求項１〜３のいずれか一項に記載の対物レンズ。
４° ≦ ｜θｍａｘ｜ ≦ １０°
但し、
θｍａｘ：前記物体中心から最大開口数となる光線が前記回折光学素子に入射する角度の最大値。

【請求項5】

以下の条件式を満足する請求項１〜４のいずれか一項に記載の対物レンズ。
｜ｎｄ３−ｎｄ４｜ ≦ ０．１３
但し、
ｎｄ３：前記第２レンズ群のうち最も前記像側の前記接合レンズを構成する２枚のレンズの一方の硝材のｄ線に対する屈折率、
ｎｄ４：前記第２レンズ群のうち最も前記像側の前記接合レンズを構成する２枚のレンズの他方の硝材のｄ線に対する屈折率。

【請求項6】

前記物体と前記第１レンズ群の間に配設される光透過部材の厚さに応じて、前記第２レンズ群を前記第１レンズ群に対して光軸方向に相対移動させて収差補正が可能に構成された請求項１〜５のいずれか一項に記載の対物レンズ。

【請求項7】

以下の条件式を満足する請求項１〜６のいずれか一項に記載の対物レンズ。
νｄｍａｘ ≦ ８５
但し、
νｄｍａｘ：前記対物レンズを構成する正レンズの硝材のｄ線を基準とするアッベ数の最大値。

【請求項8】

前記第２レンズ群は、前記物体側から順に並んだ、正レンズおよび負レンズを接合してなる第１接合レンズと、前記物体側に凸面を向けた正レンズおよび前記像側に凹面を向けた負レンズを接合してなる第２接合レンズと、前記物体側に凹面を向けた負レンズおよび前記像側に凸面を向けた正レンズを接合してなる第３接合レンズとからなる請求項１〜７のいずれか一項に記載の対物レンズ。

【請求項9】

前記回折光学素子は、主光線が光軸と交わる位置よりも前記物体側に配置されている請求項１〜８のいずれか一項に記載の対物レンズ。

【請求項10】

前記回折光学素子は、前記第１レンズ群を通過する光束の径が最も大きくなる位置よりも前記物体側に配置されている請求項１〜９のいずれか一項に記載の対物レンズ。

【請求項11】

前記回折光学素子は、互いに異なる光学材料からなる２つの回折素子要素を接合し、その接合面に回折格子溝が形成された回折光学面を有する請求項１〜１０のいずれか一項に記載の対物レンズ。

【請求項12】

請求項１〜１１のいずれか一項に記載の対物レンズを有する顕微鏡。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、顕微鏡の対物レンズ、およびその対物レンズを備える顕微鏡に関する。

【背景技術】

【0002】

顕微鏡観察では、観察物体との接触防止、作業効率等を考慮すると、できるだけ長い作動距離を有する顕微鏡対物レンズが要望されている。しかし、長い作動距離を確保するためには、諸収差、特に高次の球面収差や色収差の補正が困難となる。そのため、回折光学素子（ＤＯＥ）を用いた顕微鏡対物レンズが提案されている（例えば、特許文献１および２を参照）。このような顕微鏡対物レンズでは、回折光学素子を用いることにより、色収差を高度に補正することが可能になり、レンズによる補正を球面収差等の補正に注力することができる。

【0003】

一般に、顕微鏡による観察に際しては、観察物体（標本）の上に載置された透明なカバーガラスやガラスシャーレを通して観察を行うことを前提に、顕微鏡が設計されている。顕微鏡の設計に際しては、観察物体の上に位置するカバーガラスやガラスシャーレの厚さおよび屈折率を規定し、このように規定した厚さおよび屈折率の板を使用した状態で収差を所定範囲内に抑えるようなレンズ設計がなされている。このため、物体と対物レンズの間に配置されたカバーガラスやガラスシャーレの厚さや屈折率等が設計時に基準とした値とは大きく異なる場合には、結像性能劣化を招くことになり、その劣化傾向は開口数（Ｎ．Ａ．）が大きくなるほど顕著である。

【0004】

そこで、対物レンズと観察物体の間に載置されるカバーガラスやガラスシャーレの厚さ等の変化に応じて、対物レンズ内の一部のレンズ間隔を変化させて収差補正を行う機構を備えた顕微鏡対物レンズが知られている。また、一般にガラスシャーレは形状や材質が様々であり、厚みのばらつきが大きいため、対物レンズはそれに対応すべく、大きな作動距離（ワーキングディスタンス）を設けて十分な収差補正能力を有することが要求され、このような収差補正を行う機構を備えた対物レンズが提案されている（例えば、特許文献３を参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】国際公開２０１１／１５８７７８号公報

【特許文献2】国際公開２０１２／０２６２３９号公報

【特許文献3】特開平１０‐１３３１１８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、特許文献１の対物レンズは、十分な作動距離を確保しているが、開口数が大きいものは色収差が大きく、またカバーガラス等の厚さ変化に対応していなかった。また、特許文献２の対物レンズは、作動距離が十分とは言えず、またカバーガラス等の厚さ変化に対応していなかった。また、特許文献３の対物レンズは、作動距離が十分とは言えず、また色収差補正も十分とは言えなかった。このように従来の対物レンズでは、改善の余地が残されているという課題があった。

【0007】

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、色収差をはじめとした諸収差が良好に補正され、且つ、作動距離が十分に長く、カバーガラス等の厚さ変化に対応可能な顕微鏡の対物レンズ、およびその対物レンズを備える顕微鏡を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

このような目的を達成するため、本発明に係る対物レンズは、物体側から順に並んだ、正の屈折力を有する第１レンズ群と、負の屈折力を有する第２レンズ群とから構成される。そして、前記第１レンズ群は、前記物体側から順に並んだ、前記物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズと、前記正メニスカスレンズの像側に隣接した正レンズと、回折光学面を有する回折光学素子とを有し、前記第２レンズ群は、正レンズおよび負レンズを接合してなる３枚の接合レンズからなり、以下の条件式を満足する。
０．１１ ≦ ｄ００／ＴＬ０ ≦ ０．１９
但し、
ｄ００：前記物体から前記正メニスカスレンズの前記物体側の面までの光軸上の距離、
ＴＬ０：前記物体から前記対物レンズ全体のレンズ最終面までの光軸上の距離。

【0009】

なお、上記構成の対物レンズにおいて、以下の条件式を満足することが好ましい。
１．７ ≦ ｎｄ１
５０ ≦ νｄ１
但し、
ｎｄ１：前記正メニスカスレンズの硝材のｄ線に対する屈折率、
νｄ１：前記正メニスカスレンズの硝材のｄ線を基準とするアッベ数。

【0010】

また、上記構成の対物レンズにおいて、以下の条件式を満足することが好ましい。
２２４ ≦ （（ｎｄ１＋ｎｄ２）／２）×｜ｆｄｏｅ／ｆ｜ ≦ ２８０
但し、
ｎｄ２：前記第１レンズ群を構成する前記正レンズの硝材のｄ線に対する屈折率、
ｆ：前記対物レンズ全体の焦点距離、
ｆｄｏｅ：前記回折光学素子の焦点距離。

【0011】

また、上記構成の対物レンズにおいて、以下の条件式を満足することが好ましい。
４° ≦ ｜θｍａｘ｜ ≦ １０°
但し、θｍａｘ：前記物体中心から最大開口数となる光線が前記回折光学素子に入射する角度の最大値。

【0012】

また、上記構成の対物レンズにおいて、以下の条件式を満足することが好ましい。
｜ｎｄ３−ｎｄ４｜ ≦ ０．１３
但し、
ｎｄ３：前記第２レンズ群のうち最も前記像側の前記接合レンズを構成する２枚のレンズの一方の硝材のｄ線に対する屈折率、
ｎｄ４：前記第２レンズ群のうち最も前記像側の前記接合レンズを構成する２枚のレンズの他方の硝材のｄ線に対する屈折率。

【0013】

また、上記構成の対物レンズにおいて、前記物体と前記第１レンズ群の間に配設される光透過部材の厚さに応じて、前記第２レンズ群を前記第１レンズ群に対して光軸方向に相対移動させて収差補正が可能に構成されることが好ましい。

【0014】

また、上記構成の対物レンズにおいて、以下の条件式を満足することが好ましい。
νｄｍａｘ ≦ ８５
但し、νｄｍａｘ：前記対物レンズを構成する正レンズの硝材のｄ線を基準とするアッベ数の最大値。

【0015】

また、上記構成の対物レンズにおいて、前記第２レンズ群は、前記物体側から順に並んだ、正レンズおよび負レンズを接合してなる第１接合レンズと、前記物体側に凸面を向けた正レンズおよび前記像側に凹面を向けた負レンズを接合してなる第２接合レンズと、前記物体側に凹面を向けた負レンズおよび前記像側に凸面を向けた正レンズを接合してなる第３接合レンズとからなることが好ましい。

【0016】

また、上記構成の対物レンズにおいて、前記回折光学素子は、主光線が光軸と交わる位置よりも前記物体側に配置されていることが好ましい。

【0017】

また、上記構成の対物レンズにおいて、前記回折光学素子は、前記第１レンズ群を通過する光束の径が最も大きくなる位置よりも前記物体側に配置されていることが好ましい。
また、上記構成の対物レンズにおいて、前記回折光学素子は、互いに異なる光学材料からなる２つの回折素子要素を接合し、その接合面に回折格子溝が形成された回折光学面を有することが好ましい。

【0018】

本発明に係る顕微鏡は、上記構成の対物レンズを備えて構成される。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、色収差をはじめとした諸収差が良好に補正された高い光学性能を有するとともに、十分に長い作動距離を持ち、カバーガラス等の厚さ変化に対応可能な顕微鏡の対物レンズを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】第１実施例に係る顕微鏡対物レンズの構成図である。

【図2】第１実施例に係る顕微鏡対物レンズにおいて、光透過平行平面板の厚さが１．０ｍｍのときの諸収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差）である。

【図3】第１実施例に係る顕微鏡対物レンズにおいて、光透過平行平面板の厚さが０．０ｍｍのときの諸収差図である。

【図4】第１実施例に係る顕微鏡対物レンズにおいて、光透過平行平面板の厚さが２．０ｍｍのときの諸収差図である。

【図5】第２実施例に係る顕微鏡対物レンズの構成図である。

【図6】第２実施例に係る顕微鏡対物レンズにおいて、光透過平行平面板の厚さが１．０ｍｍのときの諸収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差）である。

【図7】第２実施例に係る顕微鏡対物レンズにおいて、光透過平行平面板の厚さが０．０ｍｍのときの諸収差図である。

【図8】第２実施例に係る顕微鏡対物レンズにおいて、光透過平行平面板の厚さが２．０ｍｍのときの諸収差図である。

【図9】第３実施例に係る顕微鏡対物レンズの構成図である。

【図10】第３実施例に係る顕微鏡対物レンズにおいて、光透過平行平面板の厚さが１．０ｍｍのときの諸収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差）である。

【図11】第３実施例に係る顕微鏡対物レンズにおいて、光透過平行平面板の厚さが０．０ｍｍのときの諸収差図である。

【図12】第３実施例に係る顕微鏡対物レンズにおいて、光透過平行平面板の厚さが２．０ｍｍのときの諸収差図である。

【図13】第４実施例に係る顕微鏡対物レンズの構成図である。

【図14】第４実施例に係る顕微鏡対物レンズにおいて、光透過平行平面板の厚さが１．０ｍｍのときの諸収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差）である。

【図15】第４実施例に係る顕微鏡対物レンズにおいて、光透過平行平面板の厚さが０．０ｍｍのときの諸収差図である。

【図16】第４実施例に係る顕微鏡対物レンズにおいて、光透過平行平面板の厚さが２．０ｍｍのときの諸収差図である。

【図17】上記顕微鏡対物レンズとともに用いられる結像レンズのレンズ構成図である。

【図18】上記顕微鏡対物レンズを備えた顕微鏡の一例を示す構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。まず、図１を用いて、本実施形態に係る顕微鏡対物レンズの構成について説明する。この顕微鏡対物レンズＯＬは、物体Ｏ（光透過平行平面板Ｃ（カバーガラスもしくはガラスシャーレ））側から順に並んで配設された、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２とを有して構成される。

【0022】

第１レンズ群Ｇ１は、物体Ｏから出た発散光束を集光して収斂光束にするためのレンズ群であり、物体Ｏ側に凹面を向けた１枚の正メニスカスレンズＬ１と、その像側に隣接した１枚の正レンズＬ２（図１の場合は、正メニスカスレンズＬ２）を有して構成されている。

【0023】

また、第１レンズ群Ｇ１は、色収差を補正するために、第１レンズ群Ｇ１を構成する光学要素のいずれかの面に、回折光学面が形成されている。例えば、図１に示す顕微鏡対物レンズＯＬにおいては、光学ガラスＬ３と、互いに異なる樹脂材料からなる２つの光学部材Ｌ４，Ｌ５を接合し、その接合面に回折格子溝が形成された回折光学面Ｄを有する回折光学素子ＤＯＥ（いわゆる「密着複層型回折光学素子」）と、光学ガラスＬ６とをこの順に接合した回折光学要素を有して、第１レンズ群Ｇ１が構成されている。

【0024】

この回折光学素子ＤＯＥは、ｇ線からＣ線を含む広波長域において回折効率を高くすることができる。したがって、本実施形態に係る顕微鏡対物レンズＯＬは広波長域において利用することが可能となる。なお、回折効率は、透過型の回折光学素子において１次回折光を利用する場合、入射強度Ｉ０と一次回折光の強度Ｉ１との割合η（＝Ｉ１／Ｉ０×１００［％］）を示す。なお、回折光学部材Ｌ４，Ｌ５を樹脂製とした利点は、通常の光学ガラスよりも簡単にモールドと紫外線硬化により回折光学面Ｄを形成できる点にある。

【0025】

回折光学素子ＤＯＥ（回折光学面Ｄ）は、主光線ＰＲが光軸ＯＡと交わる位置よりも物体Ｏ側に配置されている。なお、図１の場合には、回折光学素子ＤＯＥは、さらに、第１レンズ群Ｇ１を通過する光束の径が最も大きくなる部分よりも物体Ｏ側に配置されている。

【0026】

また、第１レンズ群Ｇ１において、回折光学素子ＤＯＥのみで色収差の補正を行うと、回折光学面Ｄの回折格子溝の最小ピッチが小さくなり過ぎ、回折光学素子ＤＯＥの製造が困難になる。そのため、第１レンズ群Ｇ１は、色収差の補正を分担するために、少なくとも１枚の接合レンズＣＬ１１を有して構成されている。この接合レンズＣＬ１１の少なくとも１枚は、回折光学素子ＤＯＥ（回折光学面Ｄ）よりも像側に配置されている。なお、図１の場合には、第１レンズ群Ｇ１は、回折光学素子ＤＯＥよりも像側に配置された１枚の接合レンズＣＬ１１を有して構成されている。

【0027】

回折光学面Ｄは、１ｍｍあたり数本から数百本の細かい溝状またはスリット状の格子構造が同心円状に形成され、この回折光学面Ｄに入射した光を格子ピッチ（回折格子溝の間隔）と入射光の波長とによって定まる方向へ回折する性質を有している。通常の屈折型レンズの波長の違いによる屈折力の特性は、波長が短くなるほど変化が大きいのに対し、このような回折光学面Ｄを含む回折光学素子ＤＯＥは、屈折力の特性が波長に対して線形的に変化する。そこで、複数の屈折型レンズを組み合わせて波長による屈折力変化を線形にしたものと、回折光学素子ＤＯＥを組み合わせることで、大きな色消し効果が得られ色収差を良好に補正することが可能となる。

【0028】

第２レンズ群Ｇ２は、第１レンズ群Ｇ１で収束させた収束光を平行光にするレンズ群である。この第２レンズ群Ｇ２は、全体として負の屈折力を有し、正レンズおよび負レンズを接合してなる３枚の接合レンズＣＬ２１，ＣＬ２２，ＣＬ２３（第１接合レンズＣＬ２１、第２接合レンズＣＬ２２および第３接合レンズＣＬ２３）から構成されている。これら３枚の接合レンズのうち像側に配設された２枚の接合レンズＣＬ２２，ＣＬ２３は、ペッツバール和を補正するため、いわゆるガウスタイプの構成となっている。すなわち、第２レンズ群Ｇ２は、物体Ｏ側に凸面を向けた正レンズＬ１１および像側に曲率の強い凹面を向けた負レンズＬ１２（図１の場合は、両凹レンズＬ１２）を接合してなる第２接合レンズＣＬ２２と、物体Ｏ側に曲率の強い凹面を向けた負レンズＬ１３（図１の場合は、両凹レンズＬ１３）および像側に凸面を向けた正レンズＬ１４を接合してなる第３接合レンズＣＬ２３）とを有し、負レンズＬ１２の上記凹面（図１における第１８面）と負レンズＬ１３の上記凹面（図１における第１９面）が対向するように配置されて構成されている。このような構成により、ペッツバール和を減少させつつ、軸上色収差と倍率色収差とをバランスよく補正することができる。

【0029】

次に、本実施形態に係る顕微鏡対物レンズＯＬを構成するための条件について、以下に説明する。まず、最も物体Ｏ側に配置された正メニスカスレンズＬ１は、発生する球面収差やコマ収差を極力小さく抑える必要があるため、物体Ｏ側に凹面を向けた正メニスカス単レンズである。さらに、正メニスカスレンズＬ１は、ペッツバール和を減少させて像面を平坦に保つ役割があり、また極力色収差を発生させないため、次の条件式（１），（２）を満足するように構成されることが望ましい。

【0030】

１．７ ≦ ｎｄ１ …（１）
５０ ≦ νｄ１ …（２）
但し、
ｎｄ１：正メニスカスレンズＬ１の硝材のｄ線（波長λ＝587.6ｎｍ）に対する屈折率、
νｄ１：正メニスカスレンズＬ１の硝材のｄ線を基準とするアッベ数。

【0031】

この条件式（１）を満足すると、正メニスカスレンズＬ１のレンズ面の曲率が緩くなり、各収差を良好に保つことができる。この条件式（１）の下限値を下回ると、ペッツバール和が大きくなり、像面の平坦性が保たれなくなるため、好ましくない。なお、条件式（１）の下限値を１．７２にすることにより、本願の効果をさらに発揮させることができる。

【0032】

条件式（２）を満足すると、色収差の発生を抑えることができる。この条件式（２）の下限値を下回ると、色収差、特に２次分散の発生が大きくなるため、好ましくない。なお、条件式（２）の下限値を５４にすることにより、本願の効果をさらに発揮させることができる。

【0033】

この顕微鏡対物レンズＯＬは、次の条件式（３）を満足するように構成される。

【0034】

０．１１ ≦ ｄ００／ＴＬ０ ≦ ０．１９ …（３）
但し、
ｄ００：物体Ｏと第１レンズ群Ｇ１の間に配設される光透過平行平面板Ｃ（カバーガラス等）の厚さが０ｍｍのとき（光透過平行平面板Ｃが配設されていないとき）の、物体Ｏ（顕微鏡対物レンズＯＬの物体側焦点面）から第１レンズ群Ｇ１の最も物体Ｏ側のレンズ面（正メニスカスレンズＬ１の物体Ｏ側の面（図１における第１面））までの光軸上の距離、
ＴＬ０：光透過平行平面板Ｃの厚さが０ｍｍのとき（光透過平行平面板Ｃが配設されていないとき）の、物体Ｏ（顕微鏡対物レンズＯＬの物体側焦点面）から顕微鏡対物レンズＯＬ全体のレンズ最終面（第３接合レンズＣＬ２３の像側の面（図１における第２１面）までの光軸上の距離。

【0035】

条件式（３）は、顕微鏡対物レンズＯＬの作動距離を規定するものである。この条件式（３）の下限値を下回ると、顕微鏡対物レンズＯＬと物体Ｏとの距離が狭くなりすぎ、この顕微鏡対物レンズＯＬを備える顕微鏡装置の操作性が悪くなるため、好ましくない。なお、条件式（３）の下限値を０．１２にすることにより、本願の効果をさらに発揮させることができる。反対に、条件式（３）の上限値を上回ると、レンズ部分の取りうるスペース、すなわち、この顕微鏡対物レンズＯＬの最も物体Ｏ側の面から最も像側の面までのスペースが不十分となり、配置できるレンズの枚数や厚さが制限されてしまい、球面収差や色収差を補正することが困難となる。なお、条件式（３）の上限値を０．１８にすることにより、本願の効果をさらに発揮させることができる。

【0036】

また、最も物体Ｏ側に配置された正メニスカスレンズＬ１の像側に隣接する正レンズＬ２も、ペッツバール和を減少させて像面を平坦に保つ役割があり、また球面収差、コマ収差、色収差の発生を極力小さくする必要がある。最も物体Ｏ側の正メニスカスレンズＬ１と、その像側に隣接する正レンズＬ２で発生した色収差を、その後に続く接合レンズや回折光学素子ＤＯＥによって補正するため、次に示す条件式（４）を満足するように構成されることが望ましい。

【0037】

２２４ ≦ （（ｎｄ１＋ｎｄ２）／２）×｜ｆｄｏｅ／ｆ｜ ≦ ２８０ …（４）
但し、
ｎｄ２：最も物体Ｏ側の正メニスカスレンズＬ１の像側に隣接する正レンズＬ２の硝材のｄ線に対する屈折率、
ｆ：顕微鏡対物レンズＯＬ全体の焦点距離、
ｆｄｏｅ：回折光学素子ＤＯＥの焦点距離。

【0038】

条件式（４）は、顕微鏡対物レンズＯＬにおいて、色収差をはじめとする諸収差を良好にするために、最も物体Ｏ側の正メニスカスレンズＬ１、および、その像側に隣接する正レンズＬ２の適切な屈折率と、顕微鏡対物レンズＯＬ全体の焦点距離に対する回折光学素子ＤＯＥの焦点距離の比を規定するものである。この条件式（４）の下限値を下回ると、ペッツバール和が大きくなり、像面の平坦性が保たれなくなる上に、レンズ面の曲率がきつくなり、球面収差、コマ収差等が悪化する。もしくは、顕微鏡対物レンズＯＬ全体の焦点距離に対する回折光学素子ＤＯＥの焦点距離の比が小さくなり過ぎ、回折格子ピッチが細かくなって回折光学素子ＤＯＥの製造が困難になり、好ましくない。なお、条件式（４）の下限値を２３５にすることにより、本願の効果をさらに発揮させることができる。反対に、この条件式（４）の上限値を上回ると、色収差、特に２次分散を十分に抑えることができなくなる。もしくは、顕微鏡対物レンズＯＬ全体の焦点距離に対する回折光学素子ＤＯＥの焦点距離が大きくなり過ぎ、１次の色消しが不足するため、好ましくない。

【0039】

また、光線が回折光学面Ｄに入射する角度が０°に近いと、回折光学素子ＤＯＥを構成する平行平板（図１における光学ガラスＬ３，Ｌ６）内での２面反射や、回折光学素子ＤＯＥを構成する平行平板と物体面での２面反射によるフレアが発生してしまう。逆に、光線が回折光学面Ｄに入射する角度が大きすぎると、回折光学素子ＤＯＥの回折効率が低下し、設計次数以外の回折光が発生してフレアとなる。そのため、次の条件式（５）を満足する位置に回折光学素子ＤＯＥ（回折光学面Ｄ）を配置するように構成されることが望ましい。

【0040】

４° ≦ ｜θｍａｘ｜ ≦ １０° …（５）
但し、θｍａｘ：物体Ｏ中心から最大開口数となる光線が回折光学素子ＤＯＥ（回折光学面Ｄ）に入射する角度の最大値。

【0041】

条件式（５）は、回折光学素子ＤＯＥ（回折光学面Ｄ）に入射する光線の最大入射角を規定したものである。条件式（５）の下限値を下回ると、上記２面反射によるフレアが発生してしまうため、好ましくない。なお、条件式（５）の下限値を５°にすることにより、本願の効果をさらに発揮させることができる。反対に、この条件式（５）の上限値を上回ると、設計次数以外の回折光が発生してフレアとなるため、好ましくない。

【0042】

図１の顕微鏡対物レンズＯＬにおいて、光束径は、軸上物点から射出される最大開口数の光線、および、軸外物点から射出される光束のうち、最も光軸ＯＡから離れた方向に射出される光線を、軸上物点から射出される最大開口数の光線と第１レンズ群Ｇ１内の適宜のレンズ面（例えば、図１における正メニスカスレンズＬ１の像側の面（第２面））との交点で制限し、最も光軸ＯＡに近い方向に射出される光線を、軸上物点から射出される最大開口数の光線と第２レンズ群Ｇ２内の適宜のレンズ面（例えば、図１における第３接合レンズＣＬ２３の正レンズＬ１４の像側の面（第２１面））との交点で制限したときに決まる当該光束の最も外側の光線で決定され、最大像高から発する光束の中心をとおる光線を主光線ＰＲと定義する。

【0043】

顕微鏡対物レンズＯＬにおいて、回折光学素子ＤＯＥが、主光線ＰＲが光軸ＯＡと交わる位置よりも物体Ｏ側に配置されて構成されることが望ましい。このように構成されることにより、軸上色収差を効果的に補正することができる。さらに、回折光学素子ＤＯＥが、第１レンズ群Ｇ１を通過する光束の径が最も大きくなる位置よりも物体Ｏ側に配置されて構成されることが望ましい。このように構成されることにより、回折光学素子ＤＯＥを構成する平行平板（図１における光学ガラスＬ３，Ｌ６）で発生した反射光が、物体面付近で発散光となるために、フレアの強度が低下し、観察の邪魔になりにくい。

【0044】

また、第２レンズ群Ｇ２は、全体として負の屈折力を有し、正レンズおよび負レンズを接合してなる３枚の接合レンズ（色消しレンズ）ＣＬ２１，ＣＬ２２，ＣＬ２３から構成されている。そのうち最も像側に配設された第３接合レンズＣＬ２３を構成する負レンズＬ１３および正レンズＬ１４の屈折率は、次の条件式（６）を満足するように構成されることが望ましい。

【0045】

｜ｎｄ３−ｎｄ４｜ ≦ ０．１３ …（６）
但し、
ｎｄ３：第２レンズ群Ｇ２のうち最も像側に配設された第３接合レンズＣＬ２３を構成する負レンズＬ１３および正レンズＬ１４の一方の硝材のｄ線に対する屈折率、
ｎｄ４：第２レンズ群Ｇ２のうち最も像側に配設された第３接合レンズＣＬ２３を構成する負レンズＬ１３および正レンズＬ１４の他方の硝材のｄ線に対する屈折率。

【0046】

条件式（６）を満足することで、これらの接合レンズＣＬ２２，ＣＬ２３により色収差を重点的に補正することができ、倍率色収差を良好に補正することができる。

【0047】

また、この顕微鏡対物レンズＯＬは、物体Ｏと第１レンズ群Ｇ１との間に配置される光透過平行平面板Ｃ（カバーガラスもしくはガラスシャーレ）の厚さ（および屈折率）に応じて、第２レンズ群Ｇ２を第１レンズ群Ｇ１に対して光軸ＯＡ方向に相対移動させて収差補正が可能に構成されることが望ましい。このように構成されることにより、光透過平行平面板Ｃの厚さ（屈折率）の変化に対し、良好に収差を補正することができる。

【0048】

また、顕微鏡対物レンズＯＬは、次の条件式（７）を満足するように構成されることが望ましい。

【0049】

νｄｍａｘ ≦ ８５ …（７）
但し、νｄｍａｘ：顕微鏡対物レンズＯＬを構成する正レンズの硝材のｄ線を基準とするアッベ数の最大値。

【0050】

条件式（７）は、顕微鏡対物レンズＯＬに含まれる正レンズのアッベ数を規定するものである。この条件式（７）の上限値を超えるアッベ数を有する硝材は、蛍石など異常分散性をもつ材料であり、回折光学素子ＤＯＥを使用した上に、このような材料を正レンズに使用すると、色収差の補正が過剰となってしまい、好ましくない。

【0051】

本実施形態に係る顕微鏡対物レンズＯＬは、図１８に示すような顕微鏡１に用いられている。図１８において、顕微鏡１は、試料Ｓを含むプレパラート２を観察するものであり、第１光源装置６と、第２光源装置７と、顕微鏡対物レンズＯＬと、第二対物レンズ９と、第二対物レンズ９で結像された像からの光束を使用者の眼球に導く接眼光学系１１と、プレパラート２を支持しながら移動可能なステージ１０と、を有する。このステージ１０を顕微鏡対物レンズＯＬの光軸方向に移動することで合焦動作が行える。もちろん、別途焦点検出機構を設け、その焦点検出機構からの出力に基づいて、ステージ１０の移動量を制御しても良い。また、この顕微鏡１は、ボディ１５を備えており、第１光源装置６、第２光源装置７、顕微鏡対物レンズＯＬ、第二対物レンズ９、及び、ステージ１０のそれぞれは、このボディ１５に支持されている。

【0052】

なお、この顕微鏡１は、第１光源装置６から射出された光を用いてプレパラート２を照明する第１照明光学系（透過照明光学系）１７と、第２光源装置７から射出された光を用いてプレパラート２を照明する第２照明光学系（落射照明光学系）１８を備えている。ここで、第２光源装置７から射出された光は、対物レンズ８も第２照明光学系１８の一部となっており、光路合成部材１６により第２光源装置７からの光を顕微鏡対物レンズＯＬに導く。この光路合成部材１６は、顕微鏡対物レンズＯＬの光軸及びその近傍が透明で、外周部分に反射膜が形成されたミラーを採用しても良いし、ハーフミラーを採用しても良い。前者の場合は、暗視野観察が可能となる。後者の場合は、落射照明で明視野観察が可能となる。

【0053】

また、顕微鏡対物レンズＯＬ及び第二対物レンズ９により結像された像が形成される位置に、撮像手段を搭載していても良い。もちろん、図示しない光路分割手段により、顕微鏡対物レンズＯＬからの光束を分割し、別途第二対物レンズを設けて、この第二対物レンズにより像が形成される位置に撮像手段を搭載しても良い。また、正立顕微鏡でも倒立顕微鏡でも良い。さらに、第１光源装置６と第２光源装置７はいずれか一方でも良い。

【実施例】

【0054】

以下、本実施形態に係る顕微鏡対物レンズＯＬの４つの実施例について説明する。なお、各実施例に係る図面において付した符番は、各実施例において同じ符番を付しているものもあるが、これは符番の桁数の増大による説明の煩雑化を避けるためであり、各実施例において独立して用いているものである。すなわち、各実施例に係る図面において共通の符番を付していても、それらは必ずしも共通の構成要素とは限らない。

【0055】

以下に示す表中の[全体緒元]において、ｆは顕微鏡対物レンズＯＬのｄ線（波長λ＝587.562ｎｍ）での焦点距離（ｍｍ）、Ｎ．Ａ．は開口数、βは倍率を示している。また、ｄ０（Ｗ．Ｄ．）は、作動距離（ワーキングディスタンス）であり、光透過平行平面板Ｃ（カバーガラス等）の厚さを除く、物体Ｏから最も物体Ｏ側にある正メニスカスレンズＬ１の最も物体Ｏ側のレンズ面の頂点までの光軸上の距離を示している。

【0056】

また、表中の[レンズデータ]において、面番号ｍは物体Ｏ側から数えた光学面の順番、ｒは各光学面の曲率半径、ｄは各光学面から次の光学面までの光軸上の距離（各光学面の面間隔）、ｎｄおよびνｄはそれぞれｄ線（波長λ＝587.6ｎｍ）に対する屈折率およびアッベ数をそれぞれ示している。空気の屈折率1.00000は省略している。また、[レンズデータ]において、「*」はその面が回折光学面Ｄであることを示している。

【0057】

また、表中の[回折面データ]は、回折光学素子ＤＯＥの位相関数をΦ(ｈ)として、光軸からの高さをｈ、波長をλ、２次の位相係数をＣ２、４次の位相差係数をＣ４、６次の位相差係数をＣ６、８次の位相差係数をＣ８としたとき、次の式で示される。なお、[回折面データ]において、「Ｅ−ｎ」（ｎは整数）は、「×１０^-n」を示している。例えば、-3.0092E-04＝-3.0092×10^-4である。

【0058】

Φ（ｈ）＝２π／λ×(Ｃ２ｈ²+Ｃ４ｈ⁴＋Ｃ６ｈ⁶+Ｃ８ｈ⁸) …（８）

【0059】

なお、本実施例で示されている曲率半径ｒ、面間隔ｄ、その他長さの単位は、特記のない場合には一般に「ｍｍ」が使われる。しかし、光学系は、比例拡大または比例縮小しても同等の光学性能が得られるため、単位は「ｍｍ」に限られるものではない。

【0060】

回折光学面Ｄは、互いに異なる２つの紫外線硬化樹脂により形成されており、以下の値の屈折率を有する樹脂を用いた。なお、樹脂屈折率は樹脂硬化後の屈折率を示している。

【0061】

（表１）（樹脂屈折率）
nC nd nF ng
低屈折率 1.52330 1.52780 1.53910 1.54910
高屈折率 1.55380 1.55710 1.56500 1.57130

【0062】

ここで、それぞれの樹脂に対して、ｎＣはＣ線（波長λ＝656.273ｎｍ）に対する屈折率であり、ｎｄはｄ線（波長λ＝587.562ｎｍ）に対する屈折率、ｎＦはＦ線（波長λ＝486.133ｎｍ）に対する屈折率、ｎｇはｇ線（波長λ＝435.835ｎｍ）に対する屈折率である。これらの樹脂を用いた密着複層型回折光学素子の製造方法は、例えば、欧州特許公開第１８３０２０４号公報、および、欧州特許公開第１８３０２０５号公報に記載されている。なおこれらの樹脂は、波長350ｎｍ付近の光線での内部透過率が０．５以上であることが望ましい。

【0063】

図２等には、それぞれの実施例における諸収差（球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差）の図を示している。球面収差図およびコマ収差図においては、実線はｄ線、点線はＣ線、一点鎖線はＦ線、破線はｇ線における収差をそれぞれ示している。また、球面収差図において、縦軸は入射瞳半径の最大値を１として規格化して示した値を示し、横軸は各光線における収差の値（ｍｍ）を示している。非点収差図においては、実線はサジタル像面、破線はメリディオナル像面をそれぞれ示している。また、非点収差図において、縦軸は像高（ｍｍ）を示し、横軸は収差の値（ｍｍ）を示している。歪曲収差図（ディストーション）において、縦軸は像高（ｍｍ）を示し、横軸は収差の割合を百分率（％値）で示している。ここで示す各実施例はいずれも、物体Ｏと顕微鏡対物レンズＯＬ（第１レンズ群Ｇ１）との間に置かれる光透過平行平面板Ｃ（カバーガラス等）の厚さの基準を１ｍｍ、その屈折率ｎｄを1.52216、アッベ数νｄを58.8としているものである。

【0064】

また、以下の各実施例における顕微鏡対物レンズＯＬ１〜ＯＬ４は、無限遠補正型のものであり、図１７に示す構成および表２に示す諸元を有する結像レンズＩＬとともに使用される。なお、この表２において、第１欄のｍは物体側から数えた光学面の順番、第２欄のｒは各光学面の曲率半径、第３欄のｄは各光学面から次の光学面までの光軸上の距離（面間隔）、第４欄のｎｄおよび第５欄のνｄはｄ線に対する屈折率およびアッベ数をそれぞれ示している。空気の屈折率1.00000は省略している。

【0065】

（表２）
ｍ ｒ ｄ ｎｄ νｄ
1 75.043 5.10 1.62280 57.0
2 -75.043 2.00 1.74950 35.2
3 1600.580 7.50
4 50.256 5.10 1.66755 42.0
5 -84.541 1.80 1.61266 44.4
6 36.911

【0066】

なお、この結像レンズＩＬは、物体側から順に並んで配設された、両凸レンズＬ２１および両凹レンズＬ２２を接合してなる第１接合レンズＣＬ３１と、両凸レンズＬ２３および両凹レンズＬ２４を接合してなる第２接合レンズＣＬ３２とから構成されている。

【0067】

（第１実施例）
第１実施例について、図１〜図４および表３〜表５を用いて説明する。上述の説明で用いた図１は、第１実施例に係る顕微鏡対物レンズＯＬ１の構成を示している。顕微鏡対物レンズＯＬ１は、光透過平行平面板Ｃ（カバーガラス等）の下に載置された物体Ｏ（標本）を観察するための対物レンズであって、物体Ｏ（光透過平行平面板Ｃ）側から順に並んで配設された、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２とを有して構成され、第１レンズ群Ｇ１内に回折光学素子ＤＯＥが配置されている。

【0068】

第１レンズ群Ｇ１は、物体Ｏ側から順に並んで配設された、物体Ｏ側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ１と、物体Ｏ側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ２と、回折光学面Ｄを有する平板形状の回折光学素子ＤＯＥと、両凸レンズＬ７および物体Ｏ側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ８を接合した接合正レンズＣＬ１１とから構成されている。

【0069】

第２レンズ群Ｇ２は、物体Ｏ側から順に並んで配設された、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ９および物体Ｏ側に凸面を向けた平凸レンズＬ１０を接合した接合正レンズＣＬ２１と、両凸レンズＬ１１および像側に曲率の強い凹面を向けた両凹レンズＬ１２を接合した接合負レンズＣＬ２２と、物体Ｏ側に曲率の強い凹面を向けた両凹レンズＬ１３および両凸レンズＬ１４を接合した接合負レンズＣＬ２３とから構成されている。

【0070】

（表３）
[全体諸元]
ｆ ＝ 10.23
Ｎ．Ａ．＝ 0.6
ｄ０ ＝ 10.47
β ＝ 20X
[レンズデータ]
面番号 曲率半径 面間隔 屈折率 アッベ数
ｍ ｒ ｄ ｎｄ νｄ
１ -20.847 3.5 1.72916 54.7
２ -12.102 0.2
３ -122.112 3.4 1.64000 60.1
４ -21.374 2.3
５ 0.000 1.4 1.51633 64.1
６ 0.000 0.1 1.55710 49.7
７* 0.000 0.1 1.52780 33.4
８ 0.000 1.4 1.51633 64.1
９ 0.000 0.2
10 29.371 7.1 1.49782 82.6
11 -17.798 1.5 1.67300 38.2
12 -29.772 d12（可変）
13 35.464 1.0 1.73800 32.3
14 13.603 4.6 1.49782 82.6
15 0.000 0.2
16 10.646 5.7 1.49782 82.6
17 -48.100 4.0 1.67300 38.2
18 6.510 4.8
19 -7.380 4.2 1.64000 60.1
20 18.604 5.2 1.67300 38.2
21 -13.645
[回折面データ]
第７面
Ｃ２＝-3.0092E-04
Ｃ４＝-1.4667E-07
Ｃ６＝ 3.5429E-09
Ｃ８＝-2.0543E-11

【0071】

このような諸元の顕微鏡対物レンズＯＬ１において、光透過平行平面板Ｃ（カバーガラス等）の厚さが０．０ｍｍ、１．０ｍｍ、２．０ｍｍの場合における、作動距離ｄ０（ワーキングディスタンスＷ．Ｄ．）と、面間隔ｄ１２（表３において可変となっている面間隔であり、第１２面から第１３面までの光軸上の距離）と、物体Ｏから顕微鏡対物レンズＯＬ１全体のレンズ最終面までの光軸上の距離ＴＬとの値を表４に示している。すなわち、表４には、光透過平行平面板Ｃの厚さが変動した場合に、焦点距離および収差補正を行うように顕微鏡対物レンズＯＬ１全体の移動および第１レンズ群Ｇ１に対する第２レンズ群Ｇ２の相対移動を行なった場合の各面間隔ｄ０、ｄ１２を示している。さらに、この顕微鏡対物レンズＯＬ１における前述の条件式（１）〜（７）の値（条件対応値）は表５に示すようになっている。

【0072】

（表４）
平行平板厚 d0(W.D.) d12 TL
0 10.47 0.2 61.5
1 9.75 1.1 61.7
2 9.02 2.1 62.0

【0073】

（表５）（条件式対応値）
（１） ｎｄ１ ＝ 1.72916
（２） νｄ１ ＝ 54.7
（３） ｄ００／ＴＬ０ ＝ 0.1702
（４） （（ｎｄ１＋ｎｄ２）／２）×｜ｆｄｏｅ／ｆ｜ ＝ 273.7
（５） ｜θｍａｘ｜ ＝ 5.2
（６） ｜ｎｄ３−ｎｄ４｜ ＝ 0.03300
（７） νｄｍａｘ ＝ 82.6

【0074】

表５から分かるように、第１実施例に係る顕微鏡対物レンズＯＬ１は、上記条件式（１）〜（７）を全て満たしている。また、図２〜図４の各収差図から分かるように、第１実施例に係る顕微鏡対物レンズＯＬ１は、光透過平行平面板Ｃ（カバーガラス等）の厚さが０ｍｍ〜２ｍｍのいずれの場合においても、Ｃ線〜ｇ線の領域において諸収差が良好に補正されている。

【0075】

このように第１実施例に係る顕微鏡対物レンズＯＬ１によれば、色収差をはじめとした諸収差が良好に補正されて優れた光学性能を有し、作動距離が十分に長く、カバーガラス等の厚さ変化（０ｍｍ〜２ｍｍ）に対応可能な対物レンズを得ることができる。

【0076】

（第２実施例）
第２実施例について、図５〜図８および表６〜表８を用いて説明する。図５は、第２実施例に係る顕微鏡対物レンズＯＬ２を示している。顕微鏡対物レンズＯＬ２は、光透過平行平面板Ｃ（カバーガラス等）の下に載置された物体Ｏ（標本）を観察するための対物レンズであって、物体Ｏ（光透過平行平面板Ｃ）側から順に並んで配設された、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２を有して構成され、第１レンズ群Ｇ１内に回折光学素子ＤＯＥが配置されている。

【0077】

第１レンズ群Ｇ１は、物体Ｏ側から順に並んで配設された、物体Ｏ側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ１と、物体Ｏ側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ２と、回折光学面Ｄを有する平板形状の回折光学素子ＤＯＥと、両凸レンズＬ７および物体Ｏ側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ８を接合した接合正レンズＣＬ１１とから構成されている。

【0078】

第２レンズ群Ｇ２は、物体Ｏ側から順に並んで配設された、両凸レンズＬ９および両凹レンズＬ１０を接合した接合正レンズＣＬ２１と、像側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ１１および像側に曲率の強い凹面を向けた負メニスカスレンズＬ１２を接合した接合負レンズＣＬ２２と、物体Ｏ側に曲率の強い凹面を向けた両凹レンズＬ１３および両凸レンズＬ１４を接合した接合負レンズＣＬ２３とから構成されている。

【0079】

（表６）
[全体諸元]
ｆ ＝ 10.23
Ｎ．Ａ． ＝ 0.6
ｄ０ ＝ 10.67
β ＝ 20X
[レンズデータ]
面番号 曲率半径 面間隔 屈折率 アッベ数
ｍ ｒ ｄ ｎｄ νｄ
１ -18.590 3.0 1.72916 54.7
２ -11.890 0.2
３ -48.384 3.7 1.64000 60.1
４ -16.220 3.6
５ 0.000 1.4 1.51633 64.1
６ 0.000 0.1 1.55710 49.7
７* 0.000 0.1 1.52780 33.4
８ 0.000 1.4 1.51633 64.1
９ 0.000 0.2
10 31.851 7.2 1.49782 82.6
11 -17.217 1.5 1.67300 38.2
12 -26.746 d12（可変）
13 21.627 5.3 1.49782 82.6
14 -25.940 1.0 1.73800 32.3
15 32.526 1.0
16 9.356 4.9 1.49782 82.6
17 76.176 3.1 1.67300 38.2
18 6.032 6.6
19 -6.852 1.5 1.64000 60.1
20 21.683 5.0 1.67300 38.2
21 -10.611
[回折面データ]
第７面
Ｃ２＝-3.2837E-04
Ｃ４＝ 3.3809E-07
Ｃ６＝ 1.4552E-09
Ｃ８＝-1.2623E-11

【0080】

このような諸元の顕微鏡対物レンズＯＬ２において、光透過平行平面板Ｃ（カバーガラス等）の厚さが０．０ｍｍ、１．０ｍｍ、２．０ｍｍの場合における、作動距離ｄ０（ワーキングディスタンスＷ．Ｄ．）と、面間隔ｄ１２（表６において可変となっている面間隔であり、第１２面から第１３面までの光軸上の距離）と、物体Ｏから顕微鏡対物レンズＯＬ２全体のレンズ最終面までの光軸上の距離ＴＬとの値を表７に示している。すなわち、表７には、光透過平行平面板Ｃの厚さが変動した場合に、焦点距離および収差補正を行うように顕微鏡対物レンズＯＬ２全体の移動および第１レンズ群Ｇ１に対する第２レンズ群Ｇ２の相対移動を行なった場合の各面間隔ｄ０、ｄ１２を示している。さらに、この顕微鏡対物レンズＯＬ２における前述の条件式（１）〜（７）の値（条件対応値）は表８に示すようになっている。

【0081】

（表７）
平行平板厚 d0(W.D.) d12 TL
0 10.67 0.2 61.7
1 9.93 1.1 61.8
2 9.19 2.2 62.0

【0082】

（表８）（条件式対応値）
（１） ｎｄ１ ＝ 1.72916
（２） νｄ１ ＝ 54.7
（３） ｄ００／ＴＬ０ ＝ 0.1730
（４） （（ｎｄ１＋ｎｄ２）／２）×｜ｆｄｏｅ／ｆ｜ ＝ 250.6
（５） ｜θｍａｘ｜ ＝ 5.1
（６） ｜ｎｄ３−ｎｄ４｜ ＝ 0.03300
（７） νｄｍａｘ ＝ 82.6

【0083】

表８から分かるように、第２実施例に係る顕微鏡対物レンズＯＬ２は、上記条件式（１）〜（７）を全て満たしている。また、図６〜図８の各収差図から分かるように、第２実施例に係る顕微鏡対物レンズＯＬ２は、光透過平行平面板Ｃ（カバーガラス等）の厚さが０ｍｍ〜２ｍｍのいずれの場合においても、Ｃ線〜ｇ線の領域において諸収差が良好に補正されている。

【0084】

このように第２実施例に係る顕微鏡対物レンズＯＬ２によれば、色収差をはじめとした諸収差が良好に補正されて優れた光学性能を有し、作動距離が十分に長く、カバーガラス等の厚さ変化（０ｍｍ〜２ｍｍ）に対応可能な対物レンズを得ることができる。

【0085】

（第３実施例）
第３実施例について、図９〜図１２および表９〜表１１を用いて説明する。図９は、第３実施例に係る顕微鏡対物レンズＯＬ３を示している。顕微鏡対物レンズＯＬ３は、光透過平行平面板Ｃ（カバーガラス等）の下に載置された物体Ｏ（標本）を観察するための対物レンズであって、物体Ｏ（光透過平行平面板Ｃ）側から順に並んで配設された、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２とを有して構成され、第１レンズ群Ｇ１内に回折光学素子ＤＯＥが配置されている。

【0086】

第１レンズ群Ｇ１は、物体Ｏ側から順に並んで配設された、物体Ｏ側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ１と、物体Ｏ側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ２と、回折光学面Ｄを有する平板形状の回折光学素子ＤＯＥと、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ７および両凸レンズＬ８を接合した接合正レンズＣＬ１１と、両凸レンズＬ９とから構成されている。

【0087】

第２レンズ群Ｇ２は、物体Ｏ側から順に並んで配設された、両凹レンズＬ１０および両凸レンズＬ１１を接合した接合負レンズＣＬ２１と、像側に平面を向けた平凸レンズＬ１２および物体Ｏ側が平面で像側に曲率の強い凹面を向けた平凹レンズＬ１３を接合した接合負レンズＣＬ２２と、物体Ｏ側に曲率の強い凹面を向けた両凹レンズＬ１４および両凸レンズＬ１５を接合した接合負レンズＣＬ２３とから構成されている。

【0088】

（表９）
[全体諸元]
ｆ ＝ 10.22
Ｎ．Ａ． ＝ 0.6
ｄ０ ＝ 9.77
β ＝ 20X
（レンズデータ）
面番号 曲率半径 面間隔 屈折率 アッベ数
ｍ ｒ ｄ ｎｄ νｄ
１ -22.635 3.2 1.72916 54.7
２ -13.399 0.2
３ -200.000 3.5 1.72916 54.7
４ -20.498 0.2
５ 0.000 1.4 1.51633 64.1
６ 0.000 0.1 1.55710 49.7
７* 0.000 0.1 1.52780 33.4
８ 0.000 1.4 1.51633 64.1
９ 0.000 0.2
10 46.706 1.0 1.67300 38.2
11 17.146 6.1 1.49782 82.6
12 -38.701 0.2
13 28.341 4.6 1.59240 68.3
14 -41.620 d14（可変）
15 -30.000 1.0 1.67300 38.2
16 24.232 5.0 1.49782 82.6
17 -25.653 0.2
18 10.736 5.5 1.49782 82.6
19 0.000 2.3 1.67300 38.2
20 6.019 4.1
21 -7.521 6.5 1.61340 44.3
22 23.233 5.4 1.73800 32.3
23 -18.750
[回折面データ]
第７面
Ｃ２＝-3.0972E-04
Ｃ４＝ 6.4786E-09
Ｃ６＝ 6.1382E-09
Ｃ８＝-3.6132E-11

【0089】

このような諸元の顕微鏡対物レンズＯＬ３において、光透過平行平面板Ｃ（カバーガラス等）の厚さが０．０ｍｍ、１．０ｍｍ、２．０ｍｍの場合における、作動距離ｄ０（ワーキングディスタンスＷ．Ｄ．）と、面間隔ｄ１４（表９において可変となっている面間隔であり、第１４面から第１５面までの光軸上の距離）と、物体Ｏから顕微鏡対物レンズＯＬ３全体のレンズ最終面までの光軸上の距離ＴＬとの値を表１０に示している。すなわち、表１０には、光透過平行平面板Ｃの厚さが変動した場合に、焦点距離および収差補正を行うように顕微鏡対物レンズＯＬ３全体の移動および第１レンズ群Ｇ１に対する第２レンズ群Ｇ２の相対移動を行なった場合の各面間隔ｄ０、ｄ１４を示している。さらに、この顕微鏡対物レンズＯＬ３における前述の条件式（１）〜（７）の値（条件対応値）は表１１に示すようになっている。

【0090】

（表１０）
平行平板厚 d0(W.D.) d14 TL
0 9.77 0.4 62.4
1 9.00 0.8 62.0
2 8.23 1.2 61.6

【0091】

（表１１）（条件式対応値）
（１） ｎｄ１ ＝ 1.72916
（２） νｄ１ ＝ 54.7
（３） ｄ００／ＴＬ０ ＝ 0.1565
（４） （（ｎｄ１＋ｎｄ２）／２）×｜ｆｄｏｅ／ｆ｜ ＝ 273.1
（５） ｜θｍａｘ｜ ＝ 5.1
（６） ｜ｎｄ３−ｎｄ４｜ ＝ 0.12460
（７） νｄｍａｘ ＝ 82.6

【0092】

表１１から分かるように、第３実施例に係る顕微鏡対物レンズＯＬ３は、上記条件式（１）〜（７）を全て満たしている。また、図１０〜図１２の各収差図から分かるように、第３実施例に係る顕微鏡対物レンズＯＬ３は、光透過平行平面板Ｃ（カバーガラス等）の厚さが０ｍｍ〜２ｍｍのいずれの場合においても、Ｃ線〜ｇ線の領域において諸収差が良好に補正されている。

【0093】

このように第３実施例に係る顕微鏡対物レンズＯＬ３によれば、色収差をはじめとした諸収差が良好に補正されて優れた光学性能を有し、作動距離が十分に長く、カバーガラス等の厚さ変化（０ｍｍ〜２ｍｍ）に対応可能な対物レンズを得ることができる。また、顕微鏡対物レンズＯＬ３では、第１レンズ群Ｇ１において正単レンズＬ９を追加して構成されているため、顕微鏡対物レンズＯＬ３を構成する正レンズのパワーを分担させることができる。そのため、球面収差をより良好に補正することができ、開口数を大きくすることができる。

【0094】

（第４実施例）
第４実施例について、図１３〜図１６および表１２〜表１４を用いて説明する。図１３は、第４実施例に係る顕微鏡対物レンズＯＬ４を示している。顕微鏡対物レンズＯＬ４は、光透過平行平面板Ｃの下に載置された物体Ｏ（標本）を観察するための対物レンズであって、物体Ｏ（光透過平行平面板Ｃ）側から順に並んで配設された、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２とを有して構成され、第１レンズ群Ｇ１内に回折光学素子ＤＯＥが配置されている。

【0095】

第１レンズ群Ｇ１は、物体Ｏ（光透過平行平面板Ｃ）側から順に並んで配設された、物体Ｏ側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ１と、物体Ｏ側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ２と、回折光学面Ｄを有する平板形状の回折光学素子ＤＯＥと、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ７および両凸レンズＬ８を接合した接合正レンズＣＬ１１と、両凸レンズＬ９とから構成されている。

【0096】

第２レンズ群Ｇ２は、物体Ｏ側から順に並んで配設された、両凹レンズＬ１０および両凸レンズＬ１１を接合した接合負レンズＣＬ２１と、像側が平面の平凸レンズＬ１２および物体Ｏ側が平面で像側に曲率の強い凹面を向けた平凹レンズＬ１３を接合した接合負レンズＣＬ２２と、物体Ｏ側に曲率の強い凹面を向けた両凹レンズＬ１４および両凸レンズＬ１５を接合した接合負レンズＣＬ２３とから構成されている。

【0097】

（表１２）
[全体諸元]
ｆ ＝ 10.20
Ｎ．Ａ． ＝ 0.7
ｄ０ ＝ 7.73
β ＝ 20X
[レンズデータ]
面番号 曲率半径 面間隔 屈折率 アッベ数
ｍ ｒ ｄ ｎｄ νｄ
１ -17.092 3.2 1.72916 54.7
２ -11.137 0.2
３ -100.000 3.7 1.72916 54.7
４ -18.366 0.2
５ 0.000 1.4 1.51633 64.1
６ 0.000 0.1 1.55710 49.7
７* 0.000 0.1 1.52780 33.4
８ 0.000 1.4 1.51633 64.1
９ 0.000 0.2
10 181.144 1.0 1.67300 38.2
11 20.601 7.7 1.49782 82.6
12 -23.081 0.2
13 31.770 5.4 1.59240 68.4
14 -37.432 d14（可変）
15 -30.000 1.0 1.67300 38.2
16 34.642 5.2 1.49782 82.6
17 -29.363 0.2
18 11.510 5.6 1.49782 82.6
19 0.000 2.6 1.67300 38.2
20 6.940 5.2
21 -8.250 4.6 1.61340 44.3
22 26.357 4.9 1.73800 32.3
23 -17.294
[回折面データ]
第７面
Ｃ２＝-3.2148E-04
Ｃ４＝-3.1555E-07
Ｃ６＝ 9.7481E-09
Ｃ８＝-5.5669E-11

【0098】

このような諸元の顕微鏡対物レンズＯＬ４において、光透過平行平面板Ｃ（カバーガラス等）の厚さが０．０ｍｍ、１．０ｍｍ、２．０ｍｍの場合における、作動距離ｄ０（ワーキングディスタンスＷ．Ｄ．）と、面間隔ｄ１４（表１２において可変となっている面間隔であり、第１４面から第１５面までの光軸上の距離）と、物体Ｏから顕微鏡対物レンズＯＬ４全体のレンズ最終面までの光軸上の距離ＴＬとの値を表１３に示している。すなわち、表１３には、光透過平行平面板Ｃの厚さが変動した場合に、焦点距離および収差補正を行うように顕微鏡対物レンズＯＬ４全体の移動および第１レンズ群Ｇ１に対する第２レンズ群Ｇ２の相対移動を行なった場合の各面間隔ｄ０、ｄ１４を示している。さらに、この顕微鏡対物レンズＯＬ４における前述の条件式（１）〜（７）の値（条件対応値）は表１４に示すようになっている。

【0099】

（表１３）
平行平板厚 d0(W.D.) d14 TL
0 7.73 0.4 62.2
1 6.96 0.9 62.0
2 6.17 1.6 61.8

【0100】

（表１４）（条件式対応値）
（１） ｎｄ１ ＝ 1.72916
（２） νｄ１ ＝ 54.7
（３） ｄ００／ＴＬ０ ＝ 0.1243
（４） （（ｎｄ１＋ｎｄ２）／２）×｜ｆｄｏｅ／ｆ｜ ＝ 263.6
（５） ｜θｍａｘ｜ ＝ 7.6
（６） ｜ｎｄ３−ｎｄ４｜ ＝ 0.12460
（７） νｄｍａｘ ＝ 82.6

【0101】

表１４から分かるように、第４実施例に係る顕微鏡対物レンズＯＬ４は、上記条件式（１）〜（７）を全て満たしている。また、図１４〜図１６の各収差図から分かるように、第４実施例に係る顕微鏡対物レンズＯＬ４は、光透過平行平面板Ｃ（カバーガラス等）の厚さが０ｍｍ〜２ｍｍのいずれの場合においても、Ｃ線〜ｇ線の領域において諸収差が良好に補正されている。

【0102】

このように第４実施例に係る顕微鏡対物レンズＯＬ４によれば、色収差をはじめとした諸収差が良好に補正されて優れた光学性能を有し、作動距離が十分に長く、カバーガラス等の厚さ変化（０ｍｍ〜２ｍｍ）に対応可能な対物レンズを得ることができる。また、顕微鏡対物レンズＯＬ４では、第１レンズ群Ｇ１において正単レンズＬ９を追加して構成されているため、顕微鏡対物レンズＯＬ４を構成する正レンズのパワーを分担させることができる。そのため、球面収差をより良好に補正することができ、開口数を大きくすることができる。

【0103】

これまで本実施形態に係る実施例について説明してきたが、本発明の範囲は上述の実施例に示したものに限定されない。例えば、上述の実施例では、第１レンズ群Ｇ１を構成する正メニスカスレンズＬ１の像側に隣接した正レンズＬ２が、物体Ｏ側に凹面を向けた正メニスカスレンズにより構成されているが、これに限定されるものではなく、物体Ｏ側が平面の平凸レンズや両凸レンズ等の正レンズにより構成されていればよい。

【符号の説明】

【0104】

ＯＬ（ＯＬ１〜ＯＬ４） 顕微鏡対物レンズ
Ｇ１ 第１レンズ群
Ｇ２ 第２レンズ群
Ｌ１ 正メニスカスレンズ
Ｌ２ 正レンズ
ＤＯＥ 回折光学素子
Ｄ 回折光学面
ＣＬ２１ 第１接合レンズ
ＣＬ２２ 第２接合レンズ
ＣＬ２３ 第３接合レンズ
Ｃ 光透過平行平面板（カバーガラスやガラスシャーレ）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】